(57)【要約】  回転して１又は２以上のピストンをシリンダー室の中で軸に沿って往復させるように構成されたエンジン軸を有するエンジンであって、ピストンの各々が、第２のピストン部分と一体になって又は別々に移動してエンジンの異なる熱関数のためのピストンストロークを定めるように動く第１のピストン部分及びピストンステム有する。エンジンは、可動支点に連結した第１の端部と、コピー点でピストンステムに連結した第２の端部とを有するピストンレバーと、ピストンレバー、従ってコピー点を動かすように構成された作動機構と、実質的にシリンダー軸に平行な方向にコピー点の動きを決定付けるように構成されたガイド装置と、をさらに備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転して１又は２以上のピストンをシリンダー室の中で軸に沿って往復させるように構成されたエンジン軸を有するエンジンであって、前記ピストンの各々が、第２のピストン部分と一体になって又は別々に移動して前記エンジンの異なる熱関数のためのピストンストロークを定めるように動く第１のピストン部分及びピストンステム有し、
可動支点に連結された第１の端部と、コピー点で前記ピストンステムに連結した第２の端部とを有するピストンレバーと、
前記ピストンレバー、従って前記コピー点を動かすように構成された作動機構と、
実質的に前記シリンダー軸に平行な方向に前記コピー点の動きを決定付けるように構成されたガイド装置と、を備えている、
ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記作動機構は、前記ピストンレバーに連結し、合わせエンジンカム輪郭上で係合及び作動して前記ピストンレバーを作動させるようになったカム従動部を備えている、
請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記カム従動部と前記エンジンカム輪郭との間の合わせ係合に実質的に相対する方向に前記ピストンレバーを付勢するように構成された戻り機構をさらに備えている、
請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記戻り機構は、前記ピストンレバーに連結した第２のカム従動部を備え、前記第２のカム従動部は、第２の合わせエンジンカム輪郭上で係合及び作動するように構成されている、
請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
前記戻り機構は、ばねを備えている、
請求項３に記載のエンジン。
【請求項６】
前記作動機構は、前記エンジン軸とは独立して作動可能な電気機械式アクチュエータを備えている、
請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記作動機構は、流体式アクチュエータ、空圧式アクチュエータ、又は電磁式アクチュエータのうちの少なくとも１つを備えている、
請求項１に記載のエンジン。
【請求項８】
前記作動機構は、電子回路又はソレノイドで制御される、
請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
前記ガイド装置は、前記ピストンレバーに連結したベアリングを備え、前記ベアリングは、ガイド経路の中で係合して移動するように構成されている、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記ガイド経路は曲線である、
請求項９に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記可動支点は、前記シリンダー室の軸に対して実質的に直交する方向に摺動するように構成されている、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記作動デバイスを作動させるためのエンジン電子制御ユニットをさらに備えている、
請求項１又は６に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記ピストンレバーを前記作動機構に対して付勢するように構成された戻り機構をさらに備えている、
請求項１、２、及び６から１２に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、内燃エンジン、詳細にはピストン式内燃エンジンに関する。より詳細には、本明細書に開示される実施形態は、差動及び可変ストロークサイクルエンジン用の可動支点に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは、作動流体の流れ回路の一体部分である燃焼室の中で酸化剤による燃料の燃焼が生じるエンジンである。内燃エンジンにおいて、燃焼で生じた高温高圧ガスの膨張は、典型的にはピストンであるエンジンの一部の構成要素に対して直接力を付与する。この力は、所定距離にわたってこの構成要素を移動させて、化学的エネルギを有効な機械的エネルギに変換する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの態様において、本明細書に開示される実施形態は、回転して１又は２以上のピストンをシリンダー室の中で軸に沿って往復させるように構成されたエンジン軸を有するエンジンに関し、ピストンの各々が、第２のピストン部分と一体になって又は別々に移動してエンジンの異なる熱関数のためのピストンストロークを定めるように動く第１のピストン部分及びピストンステム有する。エンジンは、可動支点に連結した第１の端部とコピー点でピストンステムに連結した第２の端部とを有するピストンレバーと、ピストンレバー、従ってコピー点を動かすように構成された作動機構と、実質的にシリンダー軸に平行な方向にコピー点の動きを決定付けるように構成されたガイド装置と、をさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】ピストン列ガイド組立体の実施形態の断面図を示す。
【図２】図１のピストン列ガイド組立体を有する実施形態のクランク軸の回転軸に対して垂直な断面図を示す。
【図３】曲線ガイド式リニアアクチュエータ機構の実施形態の断面図を示す。
【図４】パンタグラフガイド式リニアアクチュエータ機構の実施形態の断面図を示す。
【図５】パンタグラフガイド式リニアアクチュエータ機構の実施形態の断面図を示す。
【図６】可変ストローク内燃エンジン用の可動支点の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本明細書に記載の１又は２以上の実施形態の態様、特徴、及び利点は、図面を参照して詳細に説明され、同様の参照符号は同様の要素を示す。本明細書に開示される実施形態は、差動又は可変ストローク内燃エンジンのピストン列の中に組み込まれ、別々に又は１つの装置として組み込むことができる、組立体及びガイド、又はガイド付き組立体を提供する。特定の実施形態において、組立体は、ロボットアーム組立体と呼ぶことができる。他の実施形態において、組立体は、アクチュエータ組立体と呼ぶことができる。ロボット組立体は、一端でエンジンブロック又は他の場所に取り付けることができ、アーム様レバー装置がシリンダー軸に向かって延び、ピストン部分（例えば、第１の又は内部ピストン部分）のピストンステムをシリンダー軸に沿って実質的に縦方向の直線運動で移動させる。
【０００６】
燃費、出力、及びエミッションに関して、４エンジンストローク（変位及び期間における）の組み合わせが、エンジン作動中に継続的にリアルタイムに最適化されることは好都合であろう。この目的で、エンジンの電子制御ユニットで制御され、シリンダー軸にわたって延びてピストンステム上に直接作用するロボットアームを有するロボット最適化デバイスが使用される。ロボットアームデバイスは、第１のピストン部分を作動させるピストンステムに連結することができる。ロボットデバイスは、シリンダー室から離れて、及びピストンキットの可動部から離れて配置することができる。ロボットアームデバイスは、ピストンステム及び第１のピストン部分のシリンダー軸に沿った縦方向の直線運動を維持するために、多次元の動きを行うように構成することができる。特定の実施形態において、ピストンレバー上に作用するリニアロボットデバイス又はリニアアクチュエータ装置が設けられ、シリンダー軸に沿ったピストンステム及び第１のピストン部分の縦方向の直線運動を維持するようになっている。
【０００７】
図１を参照すると、本開示の１又は２以上の実施形態によるピストン列ガイド組立体の概略図が示されている。ピストン列ガイド装置１００（又は組立体）は、図２に示す差動ストローク内燃エンジンのピストン列の中に組み込むことができる。本明細書で使用する場合、「ピストン列」は、組立体とし連結されかつエンジン内で作動可能なピストン、ピストンレバーリンクバー、及びガイド組立体を有することができる。ガイド組立体は、本明細書では制御及びガイド装置もしくは制御及びリンク組立体と呼ぶ場合もある。
【０００８】
典型的には、差動ストローク内燃エンジンは、１又は２以上のシリンダーボア２１２を有するエンジンブロック２１０、及び１又は２以上のシリンダーボア２１２の各々の中に配置された内部又は第１のピストン部分２２０を有している。内部ピストン部分２２０は、それぞれのシリンダーボア壁２１３と滑り接触（又は当接）係合することができる。ピストンステム２３０は、第１の端部２３２で内部ピストン部分２２０に連結し、第２の端部２３４でピストンレバーリンクバー１１０にヒンジ（又は枢動可能に）連結する。ヒンジ連結（ピボット接合）は、以下に詳細に説明する「コピー」点１０２を規定することができる。
【０００９】
ガイド装置１００は、ピストンレバーリンクバー１１０の部分１１１、支点リンクバー１１２、フォースリンクバー１１４、及びロッカーリンクバー１１８を有するリンク組立体（例えば、４バーリンク機構）を規定してこれを有している。４バーリンク機構を規定して位置決めするために、ガイド装置１００は、支点リンクバー１１２の第１の端部の第１のヒンジ接合部１２０で、及びロッカーリンクバー１１８の第１の端部でエンジンブロック２１０にヒンジ連結することができる。ヒンジ連結（ピボット接合）は、以下に詳細に説明する「固定」（又は取付け）点１０４を規定する。４バーリンク機構は、支点リンクバー１１２の第２の端部及びピストンレバーリンクバー１１０の部分１１１の第１の端部の第２のヒンジ接合部１２２と、ロッカーリンクバー１１８の第２の端部及びフォースリンクバー１１４の第１の端部の第３のヒンジ接合部１２４と、フォースリンクバー１１４の第２の端部及びピストンレバーリンクバー１１０の部分１１１の第２の端部の第４のヒンジ接合部１２６とをさらに有している。
【００１０】
ガイド要素又はガイドローラ１３０は、「原点」（又は軸）１０６でフォースリンクバー１１４に（例えば回転可能に又は枢動可能に）連結する。「原点」１０６は、フォースリンクバー１１４と、「コピー」点１０２と固定」点１０４との間に規定した仮想線（線１０８で示す）との交点に位置する。ガイドローラ１３０は、ガイド装置２４０に滑り接触又は転がり接触することができる。特定の実施形態において、ガイド装置２４０は、エンジンブロック２１０の中に構造体として一体形成すること、又はエンジンブロック２１０によって規定することができる。例えば、ガイド装置は、経路（ｃｈａｎｎｅｌ）、溝、又は他の構造体としてエンジン内に形成することができる。他の実施形態において、ガイド装置２４０は、エンジンブロック２１０に剛に取り付けること又は固定することができる。図示のように、特定の実施形態において、ガイド装置２４０は、直線又は実質的に直線とすることができる。ガイドローラ１３０は、ガイド装置２４０の中を移動し、ガイドローラ１３０及び「原点」１０６は、ガイド装置２４０のガイド軸１５０（シリンダー２１２のシリンダー軸２５０に平行）に沿って移動するようになっている。特定の実施形態において、ガイド要素は、リンク組立体に連結し、コピー点を中心に付勢して実質的にシリンダー室の軸に沿って制御する、何らかの形式のバネ要素（図示せず）を有することができる。
【００１１】
ガイド装置１００の４バーリンク機構は、パンタグラフ組立体又は装置を形成するように構成することができる。当業者であれば、パンタグラフ組立体は、組立体の１つの点（例えば、原点１０６）の動きが、組立体の第２の点（例えば、コピー点１０２）の個別の（及び、場合によってはスケール調整された）動きをもたらすように、平行四辺形に基づく様式で連結された機械的リンク機構から形成することができることを理解できるはずである。
【００１２】
特定の実施形態において、コピー点１０２のスケール調整された動きは、ガイド軸１５０に沿った原点１０６の動きによってシリンダー軸２５０に沿って拘束される。この４バーリンク機構のパンタグラフ組立体は、制御された様式で効果的に動きを変換し、「コピー」点１０２のための動きガイドとして利用される。従って、特定の実施形態において、４バーリンク機構は、ピストンステム２３０とのピボット接合部（すなわちコピー点１０２）でシリンダー軸２５０に沿った縦方向の直線運動でもって動くようにピストンレバーリンクバー１１０を案内するパンタグラフデバイスを規定する。換言すると、原点１０６が直線ガイド２４０のガイド軸１５０に沿って移動すると、コピー点１０２は、シリンダー２１２のシリンダー軸２５０に沿って縦方向の直線運動で移動する。
【００１３】
また、他のガイド要素又はデバイスは、コピー点１０２の直線運動と関数関係がある場所で、ガイド装置１００の４バーリンク機構に組み込み得ることを理解できるはずである。１つの実施例として、ガイド要素又はガイドローラは、フォースリンクバー１１４との接合部１２６でピストンレバーリンクバー１１０上に配置することができる。この実施例において、曲線又は非直線ガイド経路は、ピストンレバーリンクバー１１０の側方の動きを導くことができ、ピストンレバーリンクバー１１０とピストンステム２３０との間のピボット接合部１０２は、ピストンレバーリンクバー１１０が揺動するのでシリンダー軸２５０と一致した縦方向の直線運動を行い、内部ピストン部分２２０が作動してストロークする。
【００１４】
ある実施形態では、関数関係は、リンク組立体上の特定の位置とコピー点１０２との間に存在する。例えば、関数関係は、リンク組立体上の特定の位置を移動させ、その結果として適宜コピー点１０２を移動させることを含むことができる。さらに、関数関係は、リンク組立体上の特定の位置を直線又は非直線様式で移動させ、その結果としてコピー点１０２を直線様式で移動させることを含むことができる。特定の実施形態において、リンク組立体上の特定の位置は、原点１０６を含むことができる。従って、ガイド要素又はガイドローラ１３０は、特定の位置で４バーリンク機構に組み込むことができ、当業者であれば理解できるように、コピー点１０２の直線運動をもたらす。
【００１５】
ある実施形態では、ピストン列上の任意の場所に配置された又は取り付けられたばねデバイス（図示せず）を含むことができる。例えば、ばねデバイスは、ヒンジ接合部１２２（支点リンクバー１１２の第２の端部及びピストンレバーリンクバー１１０の部分１１１の第１の端部）に隣接することができ、ピストンレバーリンクバー１１０の側方の動きを抑制又は案内することができる。側方の動きは、シリンダー軸２５０に実質的に一致しない動きと定義することができる。ばねは、当業者であれば理解できるような何らかの形式のばね要素とすることができる。さらに、ばねは、一端をエンジンブロックに、他端をピストン列に固定することができる。もしくは、ばねはエンジンブロックだけに固定することができる。ばねは、支点リンクバー１１２の側方の動きを抑制又は低減するように付勢することができ、その結果、ピストンステム２３０は、シリンダー軸２５０と実質的に一致する公差限界に留まる。
【００１６】
図２を参照すると、本開示の１又は２以上の実施形態による、内部に組み込まれた制御及びガイド装置１００を有する差動ストロークエンジンのクランク軸の回転軸に垂直な断面図が示されている。差動ストロークピストンは、（図２に示すエンジンの方向を参照して）上方の固定シリンダーヘッド１６と下方の回転クランク軸１８との間の固定シリンダー２１２の内部で移動する。シリンダー２１２の給気及び排気は、吸気弁１７ａ及び排気弁１７ｂでそれぞれ制御される。シリンダーヘッド１６内の点火プラグ２０（ディーゼル用途では使用せず）によって燃焼が引き起こされる。エンジン２１０は、エンジン回転毎に１つの全燃焼サイクルを終了するように作動可能である。
【００１７】
差動ストロークピストンは、燃焼室を閉鎖してシールする内部ピストン部分２２０と、コネクティングロッド２２でクランク軸１８に連結され、そのサイクル時に内部ピストン部分２２０の支持体としても機能する外部ピストン部分２３１とを有する。本明細書に開示された実施形態は、サイクル毎に４ストロークで作動する内部ピストン部分２２０と、サイクル毎に２ストロークで作動する外部ピストン部分２３１を提供する。サイクルの排気及び吸気部分の間では、内部ピストン部分２２０及び外部ピストン部分２３１は分離する。分離時に、内部ピストン部分２２０は、図１で説明した制御及びガイド装置１００によって作動及び駆動される。図示のように、特定の実施形態において、ガイド装置１００は、シリンダー及びシリンダーボア２１２の外部に配置され、ピストン部分及びエンジン軸の可動部から離れて位置することができる。一方で、外部ピストン部分２３１は、クランクアーム２４及びコネクティングロッド２２の制御下で継続的に作動する。
【００１８】
ある実施形態では、エンジン軸（例えば、クランク軸）とは独立して作動可能アクチュエータ（例えば、ロボットアームデバイス）は、エンジンの種々の熱関数の間にピストンストロークを規定又は最適化して、エンジン作動時の負荷状態を変えるための最適なピストンストロークの組み合わせに適合させるために設けることができる。アクチュエータは、関連の電子式又は機械式カムレスバルブ列（例えば、カムがない電子機器で作動される）などの他のエンジン構成要素と同期することができる。アクチュエータ及び他のエンジン構成要素は、エンジン電子制御ユニットで制御及び最適化することができる。他の実施形態において、アクチュエータは、リニアアクチュエータとすることができる。特定の実施形態において、アクチュエータは、電気機械式アクチュエータ、又は可動部を用いて電気的動作を行う何らかのデバイス、又は実質的に直線方向に動くアクチュエータ突出部（ｔｏｎｇｕｅ）を備えることができる。電気機械式アクチュエータは、エンジン電子制御ユニットで制御することができる。他の実施形態において、アクチュエータは、流体式、機械式、又は電気機械式システムもしくは構成要素で制御することができる。
【００１９】
１つの実施形態では、ピストンレバー上にガイド要素が提供され、ガイド要素は、曲線ガイド内を移動して、レバーが支点の周りで揺動するので、ピストンステム接合部におけるレバーの動きをシリンダー軸の沿った直線になるように導く。他の実施形態において、リニアロボットデバイスが提供され、これは、パンタグラフの原理を利用してレバー上に作用する。ピストンステム接合部におけるピストンレバー又はロボットアームの動きはシリンダー軸に沿って縦方向に直線状であるが、シリンダー軸から離れたところでの動きは、シリンダー軸に対して平行及び垂直な２次元である。
【００２０】
図３は、曲線ガイド式リニアアクチュエータ機構の実施形態を示す。第１のピストン部分２２０及び第２のピストン部分２２２を有する二部式ピストンが示されている。リンク組立体は、ピストンレバーリンクバー１１１、支点リンクバー１１２、及びフォースリンクバー１１４を有する３バーリンク機構を規定する。３バーリンク機構は、エンジンブロック２１０に枢動可能に結合して支点リンクバー１１２の第１の端部に連結する第１のヒンジ接合部１２０（例えば、固定点）と、支点リンクバー１１２と第２の端部とピストンレバーリンクバー１１１の第１の端部とを連結する第２のヒンジ接合部１２２と、リニアアクチュエータ２４０とフォースリンクバー１１４の第１の端部とを連結する第３のヒンジ接合部１２４と、フォースリンクバー１１４の第２の端部とピストンレバーリンクバー１１１の所定の位置とを連結する第４のヒンジ接合部１２６とによって規定されて位置決めされる。リニアアクチュエータ突出部２４０（アクチュエータ装置２４２に収容される）は、ピン１２４によってフォースリンクバー１１４に対して枢動可能に取り付けることができる。ガイド要素１３０は、エンジンブロック２１０に一体形成された又は締結された曲線ガイドデバイス３４０の中に配置することができる。ガイド要素１３０はピン１２６で連結することができる。
【００２１】
第１のピストン部分２２０がシリンダー２１２の中で縦方向の直線運動をするように、支点リンクバー１１２は、シリンダー軸２５０に向かって又はこれから離れて、エンジンブロック２１０上のピボット取付け点１２０の周りで円弧状に揺動する。フォースリンクバー１１４及びガイド要素１３０は、多次元（例えば曲線）で動いて、ピストンレバーの動きを補償する。このようにして、リニアアクチュエータ突出部２４０は、レバー１１０の動きを制御して、コピー点１０２のシリンダー軸２５０に沿った実質的に直線運動を規定することができる。ガイド要素１３０の曲線運動とコピー点１０２の直線運動との間の関係は、コンピュータ又はエンジン電子制御ユニットを用いて関連付けるか又は計算することができる。リニアアクチュエータ軸は、シリンダー軸２５０に平行である必要はない。
【００２２】
図４及び図５は、パンタグラフガイド式リニアアクチュエータ機構によって実施される直線関係の実施形態を示す。パンタグラフは、リンクバー１１１、１１２、１１４、及び１１８の４バーリンク機構を有し、リンクバー１１１及びその延長部１１０のうちの１つを構成するレバーバーを備える。フォースリンクバー１１４は、そのリニアアクチュエータとの接合部（１０６）で分けられた２つのセクションを有することができる。接合部１０６及び１２６の間に加えられた力は、接合部１０６及び１２４の間に加えられた力よりも大きいはずである。軽荷重セクション（１０６から１２４）は、リニアアクチュエータ突出部２４０に組み込むことができる。リンクバー１１８は同様に軽荷重としてガイド機能を提供するように構成することができ、さらにアクチュエータ突出部に収まるように同じように薄く作ることができる。リニアアクチュエータ突出部２４０は、パンタグラフの原点１０６でフォースリンクバーに取り付けることができる。ロボットアクチュエータの直線運動と内部ピストン２２０のストロークの所望の運動との間の関数関係は、定数を掛けることで求めることができる。リニアアクチュエータ突出部２４０の軸はシリンダー軸２５０と平行とすることができる。
【００２３】
図６は、第１の又は上方ピストン部分３２０及び第２の又は下方ピストン部分３２２を備えた、二部式ピストンを有する可変ストローク内燃エンジン用の可動支点の実施形態の概略図を示す。ピストンレバー３１１は、第１の端部において可動支点３８０に連結し、第２の端部においてコピー点３０２でピストンステム３３２によって第１のピストン部分３２０に連結する。可動支点は、ガイド装置３８２の中を動くように構成されたローラ３８を有している。１つの実施例において、ガイド装置３８２は、ローラ３８１がその間に設けられる対向する壁を有するガイド経路で導くことができる。ローラ３８１は、ガイド経路の壁に係合し、移動時にガイド経路の中を転がるか又は滑ることができる。可動支点３８０は、いずれかの方向に動くように構成することができる。好ましくは、可動支点３８０は、シリンダー軸３５０に対して実質的に直交する方向に動くことができる。
【００２４】
作動機構は、ピストンレバー３１１を作動させるように構成され、これによってコピー点３０２のシリンダー軸３５０に沿った実質的な直線運動を規定する。作動機構は、その長さに沿った任意の位置でピストンレバー３１１に連結することができる。１つの実施形態において、作動機構は、ピストンレバー３１１に連結したカム従動部３８４を備え、カム従動部３８４は、合わせカム輪郭３８６上で係合及び作動してピストンレバー３１１を作動させるように構成される。また、作動機構は、エンジン軸とは独立して作動可能な電気機械式アクチュエータを備えることができ、又はこの作動デバイスは、流体式アクチュエータを備えることができる。他の実施形態において、電気機械式、電磁式、流体式、空圧式、もしくは電子回路又はソレノイドで制御されるデバイスなどの、エンジン作動時に電子的に制御される手段を有する他の作動機構を用いることができる。戻り機構３８８は、カム従動部３８４とエンジンカム輪郭３８６との間の合わせ係合に実質的に相対する方向にピストンレバー３１１を付勢するように構成された、ばねデバイスを備えることができる。他の実施形態において、戻り機構は、ピストンレバーに連結した第２のカム従動部を備え、第２のカム従動部は、第２の合わせカム輪郭上で係合及び作動するように構成されている。
【００２５】
ガイド装置３４０は、コピー点３０２でのピストンレバー３１１の動きをシリンダー軸３５０に対して実質的に平行な方向に決定づけるように構成されている。ガイド装置３４０は、その長さに沿った任意の位置でピストンレバー３１１に連結することができる。ガイド装置３４０は、ピストンレバー３１１に連結されてピストンレバー３１１の動きを決定づけるように構成されたガイド要素３３０を有することができる。ガイド要素３３０は、ピストンレバー３１１に連結されたベアリング３３０を有することができ、ベアリングは、ガイド経路の中で係合して移動するように構成されている。ガイド経路３１０は、湾曲又は曲線とすることができる。
【００２６】
ある実施形態では、エンジンが、エンジン軸と、軸を有するシリンダー室の中で往復するように構成されたピストンとを有し、各ピストンが、第２のピストン部分と一体になって又は別々に移動してエンジンの異なる熱関数のための異なるピストンストロークを定めるように作動可能な第１のピストン部分を有する、可変ストローク式レシプロ内燃エンジンは、コピー点で第１のピストン部分に枢動可能に連結した組立体と、この組立体に連結したアクチュエータとを有している。アクチュエータは、組立体の動きを制御して、それによってコピー点のシリンダー室の軸に沿った実質的な直線運動を定めるように作動可能である。組立体は、固定点でエンジンに連結することができる。アクチュエータは、リニアアクチュエータを備えることができる。組立体は、ピストンレバーリンクバー、支点リンクバー、フォースリンクバー、及びロッカーリンクバーを有する４バーリンク機構を備える。４バーリンク機構は、エンジンに枢動可能に連結され支点リンクバーの第１の端部とロッカーリンクバーの第１の端部を連結する第１のヒンジ接合部と、支点リンクバーの第２の端部とピストンレバーリンクバーの第１の端部とを連結する第２のヒンジ接合部と、ロッカーリンクバーの第２の端部とフォースリンクバーの第１の端部とを連結する第３のヒンジ接合部と、フォースリンクバーの第２の端部とピストンレバーリンクバーの所定の位置とを連結する第４のヒンジ接合部によって規定されて位置決めされる。４バーリンク機構はパンタグラフを形成する平行四辺形を定め、アクチュエータとリンク機能の連結は、コピー点と固定点との間に定められた線に沿って位置決めされる。
【００２７】
さもなければ、組立体は、ピストンレバーリンクバー、支点リンクバー、及びフォースリンクバーを有する３バーリンク機構を規定する。３バーリンク機構は、エンジンに枢動可能に連結されかつ支点リンクバーの第１の端部に連結する第１のヒンジ接合部と、支点リンクバーの第２の端部とピストンレバーリンクバーの第１の端部とを連結する第２のヒンジ接合部と、リニアアクチュエータとフォースリンクバーの第１の端部とを連結する第３のヒンジ接合部と、フォースリンクバーの第２の端部とピストンレバーリンクバーの所定の位置とを連結する第４のヒンジ接合部とによって規定され位置決めされる。ガイド要素は、エンジン内に定められた曲線ガイドの中を移動可能であり３バーリンク機構に連結し、第１のピストン部分がシリンダーの中で縦方向の直線運動をするように、ガイド要素は揺動する。アクチュエータは、エンジン軸とは独立して作動可能な電気機械式アクチュエータを備える。エンジン電子制御ユニットは、電気機械式アクチュエータを作動させるために使用される。
【００２８】
エンジンが、エンジン軸と、軸を有するシリンダー室の中で往復するように構成されたピストンとを有し、各ピストンが、第２のピストン部分と一体になって又は別々に移動してエンジンの異なる熱関数のための異なるピストンストロークを定めるように作動可能な第１のピストン部分を有する、可変ストロークレシプロ内燃エンジンを作動させる方法は、コピー点で第１のピストン部分に枢動可能に連結した組立体と、組立体に連結したアクチュエータとを準備する段階と、アクチュエータを、組立体の動きを制御して、それによってコピー点のシリンダー室の軸に沿った実質的に直線運動を規定するように作動させる段階と、を含む。本方法は、電気機械式アクチュエータを作動させる段階をさらに含む。本方法は、エンジン電子制御ユニットでアクチュエータを作動させる段階をさらに含む。本方法は、アクチュエータを実質的に直線方向に作動させる段階をさらに含む。本方法は、エンジン軸とは独立して組立体を作動させる段階をさらに含む。
【００２９】
本方法は、エンジン内に定められた曲線ガイド内で移動可能であり、コピー点と関数関係にある第１の位置で組立体に連結したガイド要素を準備する段階をさらに含む。本方法は、ガイド要素を多次元で曲線ガイド内を移動させる、従って第１のピストン部分をシリンダー内で実質的にシリンダー軸に沿って移動させる段階をさらに含む。本方法は、組立体において原点とコピー点との間の１対１に対応する変倍関係を規定するパンタグラフ装置を定め、リニアアクチュエータを作動させて、原点を第１の直線距離だけ移動させ、コピー点を第２の直線距離だけ移動させる段階をさらに含み、第２の直線距離は、第１の直線距離に対する変倍量である。本方法は、ピストンレバーリンクバー、支点リンクバー、フォースリンクバー、及びロッカーリンクバーを含む４バーリンク機構を備えるパンタグラフ装置を作動させる段階をさらに含む。
【００３０】
本明細書に開示される実施形態は、制御及びガイド装置を提供し、内部ピストン部分の動きは、ピストン室内側端においてシリンダー壁に沿って摺動するピストンクラウンよって及びピストンステム外側端においてガイド装置によって導かれ、実質的にシリンダー軸に沿って移動するようになっているので有利である。ガイド装置、詳細にはガイド経路内でそれに沿って移動可能なガイド要素によって、内部ピストン部分は、実質的にピストンステムの側方運動なしで、及びピストンレバーリンクバーからピストンステムに対する実質的に僅かな側方スラストでもって上下に動くことができる。従って、ピストンの横方向の動きで引き起こされる内部ピストン部分及びシリンダー壁上の応力及び摩耗を低減することができる。また、ガイド装置は、シリンダー壁に対する内部ピストン部分の滑り摩擦及びスラッピング（ｓｌａｐｐｉｎｇ）を低減することもできる。
【００３１】
さらに、４バーリンク組立体は、エンジン自体の比較的小さな空間を必要とする。さらに、パンタグラフ組立体のように作用する４バーリンク機構は、ピストンステム及び内部ピストン部分を、ガイド要素をガイド経路内で移動させるのに必要な量よりも大きく動かすことができる。
【００３２】
本明細書を通して、「１つの実施形態」又は「実施形態」又は「特定の実施形態」への参照は、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通して成句「１つの実施形態」又は「一実施形態」又は「特定の実施形態」の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照するとは限らない。さらに、当業者であれば理解できるように、特定の特徴、構造、又は特性は、１又は２以上の実施形態において適切な任意の方法で組み合わせることができる。
【００３３】
以下の特許請求の範囲及び本明細書の説明において、用語「備え」「備えた」、又は「備えている」のうちの何らかの１つの用語は、オープンであり、少なくとも１つの要素／特徴を含むがこれに限定されないことを意味する。従って、用語「備える」は、特許請求の範囲で使用する場合、その後に記載される手段又は要素又はステップに限定されると解釈すべきではない。本明細書で使用する場合、「有する」又は「有した」又は「有している」は、同様にオープンであり、この用語に続く少なくとも１つの要素／特徴を含むが、他のものを排除しないことを意味する。
【００３４】
特許請求の範囲で使用する場合、用語「連結された）」は直接的な連結だけに限定されると解釈すべきではない。「連結した」は、２又は３以上の要素が相互に直接的に接触するか又は直接的に接触しないかのいずれかであるが、依然として互いに協働又は相互作用することを意味する。
【００３５】
本開示の１又は２以上の実施形態が詳細に説明されているが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の範疇から逸脱することなく、種々の特定の形態を取り、変更、置換、及び変化を反映した多くの実施形態を構築できることを理解できるはずである。記載された実施形態は、特許請求の範囲の範疇を例示するが、その範疇を限定しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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